JP2015108671A - パターン作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セル内のパターンに補助パターンを配置する新規なパターン作成方法を提供する。
【解決手段】 複数種類のセルから選択した複数のセルを配置してマスクのパターンを作成する際に用いられるセルのパターンをコンピュータを用いて作成する作成方法であって、孤立した複数の矩形状のパターン要素を含むセルのデータに基づいて複数の矩形状のパターン要素の解像を補助する補助パターンを作成し、複数の矩形状のパターン要素と補助パターンを含むパターンをセルのパターンとして作成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パターン作成方法に関する。

近年、回路パターンの微細化が進んできたため、半導体露光装置により所望のパターンを基板上に転写することが困難になりつつある。このことを解決するための方法を以下に２つ挙げる。

１つの方法は、１次元レイアウト技術と呼ばれる技術である（非特許文献１参照）。図１に１次元レイアウト技術を説明するための図を示す。１次元レイアウト技術とは、図１（ａ）に示すラインアンドスペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンと記す）を予め形成しておき、ラインパターンを部分的に除去して回路パターンを作製する技術である。具体的には、図１（ｂ）に示すパターンを用いて切断することで、図１（ｃ）に示す回路パターンを得る。図１（ｂ）に示すパターンをカットパターンと表現する。なお、Ｌ＆Ｓパターンのスペースの部分に、ドットパターンを部分的に埋めて回路パターンを作製する技術も、１次元レイアウト技術に含まれる。よって、１次元レイアウト技術とは、基板上に形成されたＬ＆Ｓパターンに対し、複数のパターン要素を転写して加工する技術である。この技術を用いることにより、従来の複雑なパターンよりもｌｏｗ−ｋ１化が可能になる。

もう１つの方法は、マスクパターンに補助パターンを付加して露光を行う方法である。この補助パターンはＳＲＡＦ（Ｓｕｂ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅ）とも呼ばれる。補助パターンを用いることにより、より広いリソグラフィーマージン（露光余裕度）を得ることができる。コンピュータを用いて、補助パターンを含むマスクのパターンを作成する際に、補助パターンの位置を決める方法として、特許文献１に示す２次元相互透過係数マップを用いる方法がある。これは、有効光源と瞳関数から２次元のＴＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を算出し、２次元ＴＣＣとマスクパターンから近似空中像マップを求め、この近似空中像マップのピーク位置に補助パターンを配置する方法である。

この方法は、転写すべき像のコントラストを上げる位置に補助パターンを配置することにより、リソグラフィーマージンを向上させることを目的とした補助パターンの配置の決定方法である。

マスク全面のパターンは、１つの半導体チップの領域に相当するパターンが一つまたは複数含まれている。１つの半導体チップの領域のパターンは、機能ブロックをひと固まりにしたブロックセルや、データの入出力を示すＩＯ部、論理素子単位のスタンダードセル等を含む、回路パターン群の組合せで構成されている。

特許文献２には、ルールベースでスタンダードセルの周囲に補助パターンを配置することにより、複数のスタンダードセルを配置してマスクのパターンを作成する際に生じる光近接効果を抑制できることが示されている。

特開２００８―０４０４７０号公報 米国特許第７８７３９２９号明細書

Ｍｉｃｈａｅｌ Ｃ．Ｓｍａｙｌｉｎｇ ｅｔ．ａｌ．，"Ｌｏｗ ｋ１ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｕｓｉｎｇ Ｇｒｉｄｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｕｌｅｓ"Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６９２５ ｐ．６９２５０Ｂ（２００８）

数ｍｍ角の面積を持つ半導体チップの領域のリソグラフィーマージンを向上させるべく、半導体チップの領域のパターンに特許文献１の方法を適用すると、補助パターンの配置を決定するために膨大な計算時間がかかるという問題がある。例えば、１つの２次元ＴＣＣマップで補助パターンの配置を決定できる領域は数μｍ角程度であり、半導体チップの領域では、数百万もの膨大な数の計算領域を計算しなければならない。この結果、半導体チップの領域で補助パターンの配置を決定するために要する計算時間は膨大となる。

特許文献２では、補助パターンを配置するためのスタンダードセル内のパターンは、縦方向にも横方向にも延びる２次元的なパターンで構成されており、１次元レイアウト技術に用いられるパターンに対する補助パターンを作成していない。また、複数のセルを配置されたチップ領域内で他のセルからの光近接効果を抑制するために、セルの周囲に補助パターンを配置するというルールに基づいて補助パターンを作成している。そのため、セル内のパターンの解像性能が必ずしも向上するわけではない。

そこで、本発明は、セル内のパターンに補助パターンを配置する新規なパターン作成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一側面は、複数種類のセルから選択した複数のセルを配置してマスクのパターンを作成する際に用いられる前記セルのパターンをコンピュータを用いて作成する作成方法であって、孤立した複数の矩形状のパターン要素を含むセルのデータを取得し、前記データに基づいて前記複数の矩形状のパターン要素の解像を補助する補助パターンを作成し、前記複数の矩形状のパターン要素と前記補助パターンを含むパターンをセルのパターンとして作成する作成工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、セル内のパターンに補助パターンを配置する新規なパターン作成方法を提供することができる。

１次元レイアウト技術を説明するための図である。 セルのパターンを作成して、マスクのパターンを作成する方法のフローチャートである。 （ａ）本実施形態により作成されたセルのパターンを示す図である。（ｂ）本実施形態により作成されたマスクのパターンを示す図である。 従来の方法で補助パターンを配置してマスクのパターンを作成する状況を説明するための図である。 （ａ）補助パターンを含まないマスクパターンを補正した後の結果を示す図である。（ｂ）本実施形態により作成された補助パターンを含むマスクパターンを補正した後の結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。

本実施形態は、光源からの光を用いてマスク（レチクル）を照明する照明光学系と、照明されたマスクのパターンを基板に投影する投影光学系とを有する露光装置に用いられるマスクのパターンの作成に適用できる。

図２に、セルのパターンを作成して、マスクのパターンを作成する方法のフローチャートを示す。本実施形態の作成方法は、例えば図２に示す各ステップを実行可能なプログラムをネットワーク又は記録媒体を介して情報処理装置（コンピュータ）に供給し、情報処理装置がメモリなどの記憶媒体に記憶されたプログラムを読みだして実行することで実現される。本実施形態では、マスクパターンとして、１次元レイアウト技術におけるパターン、つまり、基板上のある層に形成されたラインアンドスペースパターン（Ｌ＆Ｓパターン）のラインをカット又は接続するためのパターンを対象とする。

まず、コンピュータは、セルのパターンのデータを取得する（ステップＳ１）。コンピュータのメモリに記憶されているセルライブラリのセルから選択することによってデータを取得してもよいし、ユーザーによって入力されたセルを読み込むことでデータを取得してもよい。マスク上に配置する可能性のある１つ又は複数のセルを選択してもよい。データは、例えば、セルの設計値のＧＤＳＩＩデータである。セルのパターンは、例えば、１次元レイアウト技術に用いられるカットパターンであって、矩形状の複数のホールパターン要素１を含む。

セルライブラリはセルの名称、範囲、入出力ピン情報、配線層のレイアウト物性情報を含むＬＥＦファイル、トランジスタの寄生容量や温度電位のばらつきを含むＬＩＢファイル、論理回路の設計データ、設計値のＧＤＳＩＩデータ等のセル情報で構成される。トランジスタの拡散、ゲート、コンタクト、メタル、Ｖｉａ等が一つのセルに含まれている。セルライブラリには、互いに異なるパターンで構成される複数のセルが含まれている。本実施形態のパターン要素１を含むセルのパターンは、例えば、配線層を形成するメタル工程において使用されるパターンをカットするためのカットパターンである。このパターンの設計値はＧＤＳＩＩデータで供給されうる。

次に、取得したセルのパターンのデータに基づいて補助パターン（ＳＲＡＦ）を配置する（ステップＳ２）。本実施形態では、特許文献１に記載の２次元相互透過係数を用いて、取得したセルの複数のホールパターン要素１の近似空中像（光学像）を計算し、近似空中像のピークの位置に補助パターン２を配置する。図３（ａ）にホールパターン要素１と補助パターン２を示す。なお、補助パターンの配置では、カットパターンの周囲にパターンの像のコントラストを上げるための補助パターンを一定の規則（ルール）の下で配置しても良い。また、本実施形態では、光学モデルを用いてパターンの光学像を計算してパターンを作成する他のモデルベースの手法を用いることができる。例えば、Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｐ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（ＳＰＩＥ，Ｖｏｌｕｍｅ ５８５３，ｐｐ．６５９−６７１）を用いて、補助パターンの配置を決定しても良い。

次に、作成した補助パターンを含むセルのパターンを作成する（ステップＳ３）。ステップＳ２で作成した補助パターンとホールパターン要素１を含む図３（ａ）のパターンをそのままセルのパターンとしてもよい。また、図３（ａ）のパターンに光近接効果補正を行ってホールパターン要素１や補助パターン２の形状や位置を変更して、変更後のパターンをセルのパターンとしてもよい。

また、ステップＳ２では、十分に広い計算領域で補助パターンの配置箇所を決定するための計算を行うため、設計時のスタンダードセルの範囲を示す枠線３の外側にも補助パターンが存在する。そこで、本実施形態では、この枠線３の外側（セルの範囲外）にある補助パターン２を除いて、枠線３の内側に存在する補助パターンをセルのパターンとして追加する。これにより、要素パターンと補助パターンより成るセルが設計時の大きさよりも大きくならず、結果として、マスクのパターンが大きくならないようにすることができる。なお、枠線３の外側の補助パターンを用いないことによる像性能の悪化が懸念されるかもしれないが、これについては実用上問題がないことを後述する。

次に、作成したセルのパターンをセルライブラリに登録し、セルライブラリを更新する（ステップＳ４）。具体的には、作成したセルのパターンをメモリなどの記憶部に記憶させる。互いにパターンが異なる複数種類のセルについてステップＳ１〜Ｓ４の工程を繰り返し行い、複数種類のセルのパターンを作成してもよい。

次に、更新したセルライブラリから複数のセルを選択する（ステップＳ５）。モニターなどの表示部に表示されたライブラリ内のセルをユーザーが入力部を介して選択してもよいし、所定のルールに基づいてコンピュータが自動で選択してもよい。なお、選択するセルには、ステップＳ１〜Ｓ４により登録されたセル以外のセルが含まれていてもよい。

そして、選択した複数のセルをチップ領域に配置して、マスクのパターンを作成する（ステップＳ６）。図３（ｂ）に、ステップＳ１〜Ｓ４により登録され、選択された複数種類のセルＡ、Ｂ、Ｃを、チップ領域に配置する様子を示す。チップ領域には、同一のセル（一種のセル）を複数配置することもできる。また、複数のセルのパターンがチップ領域に配置されたパターンに対して補正を行うこともできる。このパターンの補正は、パターンの形状（寸法）又は位置（ずれ量）の少なくとも一方を変更することにより行われる。ずれ量とは、パターンの中心位置に対する補正後のパターンの中心位置の移動量を意味する。このように補正されたパターンをマスクのパターンとして作成することができる。

ここで、本実施形態による計算時間の短縮の効果を示す。このために、チップ領域全体のマスクパターンを決定するのに要する計算時間について、本実施形態と従来の方法を比較する。具体的には１０ｍｍ角のチップ領域で補助パターンの配置を決定するために１台のＰＣ（Ｉｎｔｅｌ Ｘｅｏｎ ＣＰＵ Ｘ５６７０，２．９３ＧＨｚ）の計算に要する計算時間を比較する。この計算では、光源をＡｒＦレーザーとして、投影光学系の像面側の開口数ＮＡが１．３５の露光装置を設定した。１つの計算領域の大きさは４μｍ角で、１つの計算領域あたりの計算時間は１秒である。

まず、本実施形態の方法を用いる場合の計算時間を求める。１０ｍｍ角のチップが１００種類のスタンダードセルから構成され、スタンダードセルの大きさが１つの計算領域の大きさよりも小さく、かつ、１つの計算領域あたりの計算時間が１秒である場合を想定する。この場合、補助パターンの配置を決定するために要する計算時間は１００秒である。

次に、従来の方法を用いた場合の計算時間を求める。図４は従来の方法で補助パターンを配置する状況を示した図である。図中の多数ある四角はチップ領域内のカットパターンを示している。図４に示すように、従来の方法では、４μｍ角の計算領域で１つ１つ、補助パターンの配置を決定するための計算を行うことになる。よって、１０ｍｍ角のチップ領域全体で補助パターンの配置を決定するには６２５００００個の計算領域を計算する必要があるため、要する計算時間は６２５００００秒、すなわち７２日となる。

したがって、本実施形態の方法を用いることで、従来の方法と比較して１０ｍｍ角のチップ領域全体で補助パターンの配置を決定するのに要する時間を６２５００倍短縮できる。

次に、本実施形態による更なる効果として、リソグラフィーマージン（解像性能）の効果を示す。ここでは、簡単のため、縦横それぞれ２列に計４種類のスタンダードセルを配置したマスクパターンの補正を行う例を示す。本実施形態では、マスクパターンに含まれる各カットパターンの像の縦横の線幅を評価し、焦点深度が大きくなるように、カットパターンと補助パターンの寸法及びずれ量を補正する。

この補正を補助パターンを用いない場合と用いた場合で行い、マスクの照明する照明条件（有効光源分布）や、補正時のカットパターンの寸法及びずれ量を変化させる範囲の条件は同じに設定した。具体的には、照明条件には、外シグマ０．９、シグマ比０．８の輪帯照明を用いた。また、カットパターンの寸法を変化させる範囲は４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下に設定し、ずれ量を変化させる範囲は設計時のマスクパターンの中心位置に対して５ｎｍ以下の範囲に設定した。

補正した後のマスクパターンの結果を図５に示す。図５（ａ）、図５（ｂ）で描かれている点線で囲まれた枠は、縦横それぞれ２列に配置された４種類のスタンダードセルを表す。図５（ａ）は、補助パターンを含まない複数のセルを配置したパターンを補正してできたマスクパターンの結果である。一方、図５（ｂ）は、本実施形態の方法により補助パターンを付加したスタンダードセルを配置してから、補正したマスクパターンの結果である。これらの結果において、複数評価したカットパターンの線幅の内、一番焦点深度の小さい結果は、図５（ａ）のマスクパターンでは６８．２ｎｍ、図５（ｂ）のマスクパターンでは７６．５ｎｍとなった。

よって、本実施形態を用いることで、チップ領域全体の補助パターンの配置を決定するために要する計算時間を短縮できるだけでなく、リソグラフィーマージンを向上させることもできることが分かる。また、スタンダードセルの範囲の内側に存在する補助パターンを配置したスタンダードセルを、補助パターンを付加したスタンダードセルとして用いることがリソグラフィーマージンの向上に有効であることも分かる。

なお、本実施形態ではカットパターンと補助パターンの寸法及びずれ量を変えることによりセルのパターンを補正したが、寸法、ずれ量のいずれか一方を変えることにより補正しても良い。また、カットパターンのみの寸法とずれ量の少なくとも一方を変えても良い。また、本実施形態では、基板には転写されない補助パターンを用いたが、基板に転写される補助パターンを用いても良い。また、本実施形態では、焦点深度が大きくなるようにマスクパターンを補正したが、露光余裕度やＰＶ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ）バンドが良くなるように補正しても良い。また、補正に要する計算時間を削減する観点から、ベストフォーカスにおける線幅のみを調整するようにマスクパターンを補正しても良い。また、本実施形態では、１次元レイアウト技術におけるカットパターンを用いて説明したが、孤立した長方形や正方形のパターン要素に対してモデルベースの方法を適用して、補助パターンを配置しても良い。

本実施形態で開示される概念は、数学的にモデル化することができる。従って、本実施形態は、コンピュータ・システムのソフトウエア機能として実装することができる。コンピュータ・システムのソフトウエア機能は、実行可能なソフトウエア・コードを有するプログラミングを含み、本実施形態では、部分コヒーレント結像計算を実行する。ソフトウエア・コードは、コンピュータ・システムのプロセッサによって実行される。ソフトウエア・コード動作中において、コード又は関連データ記録は、コンピュータ・プラットフォームに格納される。但し、ソフトウエア・コードは、他の場所に格納される、或いは、適切なコンピュータ・システムにロードされることもある。従って、ソフトウエア・コードは、１つ又は複数のモジュールとして、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な記録媒体で保持することができる。本実施形態は、上述したコードという形式で記述することが可能であり、１つ又は複数のソフトウエア製品として機能させることができる。

本実施形態のマスクパターンの作成方法によって作成されたマスクのパターンのデータは、電子線描画装置等のマスク製造装置に入力され、マスク製造装置は、マスクのデータに基づいて、マスクブランクスにパターンを描画し、マスクを製造する。

製造されたマスクは、露光装置のマスクステージに保持され、露光装置は、光源からの光を用いて照明光学系によりマスクを照明し、マスクからの回折光は、投影光学系によりウエハ上に結像され、ウエハ上のレジストにマスクのパターンを露光する。

次に、前述の露光装置を利用したデバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本デバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

また、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (13)

1. 複数種類のセルから選択した複数のセルを配置してマスクのパターンを作成する際に用いられる前記セルのパターンをコンピュータを用いて作成する作成方法であって、
   孤立した複数の矩形状のパターン要素を含むセルのデータを取得し、前記データに基づいて前記複数の矩形状のパターン要素の解像を補助する補助パターンを作成し、前記複数の矩形状のパターン要素と前記補助パターンを含むパターンをセルのパターンとして作成する作成工程を有することを特徴とする作成方法。
2. 互いにパターンが異なる複数種類のセルについて前記作成工程を行い、前記複数種類のセルのパターンを作成することを特徴とする請求項１に記載の作成方法。
3. 前記複数の矩形状のパターン要素は、基板上に形成されたラインアンドスペースパターンをカット又は接続するためのパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の作成方法。
4. 前記作成工程において、投影光学系によって像面に投影される前記パターン要素の光学像を計算し、前記光学像を用いて前記補助パターンの形状又は位置を決定して前記補助パターンを作成することを特徴とする請求項１に記載の作成方法。
5. 前記作成工程において、前記光学像を用いて前記パターン要素の形状又は位置を変更して、変更後のパターン要素を含む前記セルのパターンを作成することを特徴とする請求項４に記載の作成方法。
6. 前記作成工程において、セルの範囲のデータを取得し、前記セルの範囲内にのみ前記補助パターンを作成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の作成方法。
7. 前記作成工程において、セルの範囲のデータを取得し、作成した前記補助パターンのうちセルの範囲外にあるパターンを除いて前記セルのパターンを作成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の作成方法。
8. 複数種類のセルから選択した複数のセルを配置してマスクのパターンを作成する際に用いられる前記セルのパターンをコンピュータを用いて作成する作成方法であって、
   複数のパターン要素を含むセルのデータを取得し、
   投影光学系によって像面に投影される前記複数のパターン要素の光学像を計算し、前記光学像を用いて、前記複数のパターン要素の解像を補助する補助パターンを作成し、
   前記複数のパターン要素と前記補助パターンを含むパターンをセルのパターンとして作成する工程を有することを特徴とする作成方法。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の作成方法により、複数種類のセルのパターンを作成する工程と、
   作成された前記複数種類のセルから選択したセルを配置してマスクのパターンを作成する工程とを有することを特徴とするマスクパターンの作成方法。
10. 作成された前記複数種類のセルのパターンのうち同一のセルのパターンを複数配置し、前記マスクのパターンを作成することを特徴とする請求項９に記載のマスクパターンの作成方法。
11. コンピュータに請求項１乃至８の何れか１項に記載の作成方法を実行させるプログラム。
12. 請求項１乃至８の何れか１項に記載のパターンの作成方法を実行する情報処理装置。
13. 請求項９又は１０に記載の作成方法によりマスクのパターンのデータを作成する工程と、
    作成されたマスクのパターンのデータを用いて前記マスクを製造する工程とを有することを特徴とするマスク製造方法。

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